Her PCB Tasarımcısının Bilmesi Gereken Altı Yaygın Lehim Maskesi Hatası

Lehim maskesi tasarım hataları sık karşılaşılan sorunlardır PCB üretimi Bu da kötü lehimlemeye, kısa devrelere veya üretim maliyetlerinin artmasına yol açabilir. Aşağıda, altı temel hatanın sistematik bir dökümü ile birlikte bunların altında yatan nedenlerin ve önleyici stratejilerin derinlemesine bir analizi, tasarımdan üretime kesintisiz bir bağlantı kurmanıza yardımcı olmak için tasarlanmıştır.

Altı Kritik Lehim Maskesi Hatası ve Bunların Kök Nedenleri

1. Yetersiz Lehim Maskesi Boşluğu

Temel Sorun

Lehim maskesi boşluğu, bitişik iletken özellikler (pedler, izler, yollar) arasında korunan lehim maskesi mürekkebinin genişliğini ifade eder. Boşluk işlem kapasitesinden daha küçük olduğunda (tipik olarak < 4 mil / 0,1 mm), mürekkep geliştirme sırasında tam olarak tutulamayabilir, bu da eksik veya aşırı ince "lehim maskesi barajlarına" neden olur. Sonraki lehimleme sırasında, erimiş lehim bu boşluklardan kolayca yayılarak lehim köprülenmesine neden olabilir.
Daha Derin İçgörü: Bu konu özellikle şu noktalarda kritik önem taşımaktadır Yüksek Yoğunluklu Ara Bağlantı (HDI) kartları veya BGA paketleri. Tasarımcılar sadece statik aralıkları değil, aynı zamanda termal lehimleme döngüleri sırasında lehim pastasının genleşme etkisini de dikkate almalıdır.
Çözüm: Aşağıdaki kurallara kesinlikle uyun "4 mil kuralı" minimum standart olarak. 01005 veya daha küçük bileşenler için üreticinin nihai proses kapasitesini teyit edin. Kullanmayı düşünün Lehim Maskesi Tanımlı (SMD) ped Gerektiğinde ped şeklini ve aralığını hassas bir şekilde kontrol etmek için tasarımlar.

2. Hatalı Lehim Maskesi Açma (SMO)

Temel Sorun: Yanlış açıklık boyutu veya şekli üç şekilde ortaya çıkar: çok küçük açıklıklar pedleri kısmen kapatarak lehimlenebilirliği etkiler; çok büyük açıklıklar bitişikteki bakırı açığa çıkararak kısa devre veya korozyon riski oluşturur; aşırı karmaşık şekiller (keskin açılar, ince çizgiler) görüntülemenin (örn. LDI) veya serigrafi baskının doğruluk sınırlarını aşarak desen bozulmasına neden olur.
Daha Derin İçgörü: Açılış tasarımı aşağıdakileri dikkate almalıdır lehimleme işlemi. Örneğin, dalga lehimleme için geçiş delikleri, yeterli delik dolgusu sağlamak için daha büyük açıklıklar gerektirirken, yeniden akış lehimlemede SMD pedleri için büyük boyutlu açıklıklar tombstoneing'e katkıda bulunabilir.
Çözüm: Ampirik kuralı takip edin "her tarafta 2-4 mil uzatma" bakır pedin ötesinde. Hassas pedler için, üretici doğrulaması için ayrı lehim maskesi Gerber dosyaları sağlayın. Standart olmayan şekillerden kaçının; yuvarlak dikdörtgenlere veya ovallere öncelik verin.

3. Lehim Maskesi Kayıt Yanlış Hizalaması

Temel Sorun: Lehim maskesi ile alttaki bakır katman arasındaki yanlış hizalama tipik olarak fotomask deformasyonu, PCB laminasyonu sırasında genleşme veya büzülme veya yanlış pozlama hizalamasından kaynaklanır. Küçük kaymalar, lehim maskesinin ped kenarları üzerinde örtülmesine neden olabilirken, ciddi yanlış hizalama tamamen yer değiştirmeye neden olabilir.
Daha Derin İçgörü: Bu sorun, PCB'nin aşağıdaki özellikleriyle yakından ilgilidir Termal Genleşme Katsayısı (CTE) ve imalat toleransları. Hizalama kontrolü, çift taraflı levhalara kıyasla çoklu laminasyon döngüleri nedeniyle çok katmanlı levhalar için daha karmaşıktır.
Çözüm: Şirketleşmek küresel fi̇ducialler ve katmandan katmana fiducialler tasarımda. Kritik alanlar (örn. ince aralıklı IC'ler) için hizalama toleransı gereksinimlerini üreticiye açıkça iletin. Lehim maskesi tasarım dosyalarının bakır katmanlarla aynı orijin koordinatlarını kullandığından emin olun.

4. Yetersiz Lehim Maskesi Barajı (SMD)

Temel Sorun: Lehim maskesi barajı, bitişik pedleri ayıran mürekkep duvarıdır. Genişliği yetersizse (<3 mils), üretim sırasında mürekkep akışı veya az pozlama nedeniyle kırılabilir ve fiziksel izolasyon işlevini kaybedebilir.
Daha Derin İçgörü: Barajın bütünlüğü sadece genişliğe değil, aynı zamanda aşağıdakilere de bağlıdır mürekkep türü (Sıvı Fotoğraflanabilir (LPI) mürekkep bu amaç için kuru filmden daha üstündür) ve yüzey kaplaması (ENIG yüzeylerde baraj oluşturmak HASL yüzeylere göre daha kolaydır).
Çözüm: Alanın izin verdiği yerlerde lehim maskesi baraj genişliğinin ≥ 4 mil olmasını hedefleyin. Bunun mümkün olmadığı ultra ince hatveler için (örn. bazı QFN çipler) alternati̇f strateji̇ler Yarı Katkılı Süreç (SAP/MSAP) veya son derece ince şablon ve yapıştırma baskı süreçleriyle eşleştirilmiş "barajsız" bir tasarımı kabul etmek gibi üreticiyle birlikte.

5. Serigrafi Katmanı ile Çatışma

Temel Sorun: Serigrafi lejantları veya grafikler lehim maskesi açıklıklarıyla çakışırsa, baskı sırasında mürekkep pedlere akarak lehimlenebilir yüzeyi kirletebilir. Ayrıca, düz olmayan lehim maskesi yüzeyine baskı yapmak yazıları okunaksız hale getirebilir.
Daha Derin İçgörü: Bu sadece estetik bir sorun değil, aynı zamanda aşağıdakiler için potansiyel bir sorundur montaj ve yeniden işleme. Teknisyenler lehim maskesi tarafından kaplanan bileşen işaretlerini tanımlayamayabilir.
Çözüm: Zorunlu kılınması Montaj için Tasarım (DFA) kurallarıHerhangi bir serigrafi elemanı ile lehim maskesi açıklığı sınırları arasında minimum 0,15 mm (6 mils) boşluk bırakın. Otomatik serigrafi tutma için EDA aracı özelliklerini kullanın ve dosyayı yayınlamadan önce son bir görsel inceleme gerçekleştirin.

6. Test için Tasarımın (DFT) ihmal edilmesi

Temel Sorun: Test noktaları (özellikle uçan prob veya çivi yatağı armatürleri için) yeterli lehim maskesi açıklıklarına sahip değilse, problar bakır yerine lehim maskesine temas ederek zayıf temasa, test hatalarına veya prob hasarına yol açabilir.
Daha Derin İçgörü: Devre karmaşıklığı arttıkça, test kapsamının sağlanması hayati önem taşır. Bu hata, test kapsamını doğrudan test masrafları ve arıza izolasyonu zorluğu.
Çözüm: Tasarım çapı ≥ 0,5 mm olan dairesel lehim maskesi açıklıkları tüm özel test noktaları için, açıklığın bakır özellik ile eş merkezli olmasını sağlayın. Yüksek yoğunluklu alanlar için şunları kullanmayı düşünün özel test pedleri or çadırlama yoluyla test erişimi için.

Lehim Maskesi Güvenilirliğini Sistematik Olarak İyileştirmek için Dört Strateji

1. Tasarımdan İmalata Entegrasyon: Üretim Kısıtlarının Tasarım Aşamasına Dahil Edilmesi

PCB üreticiniz ile erken iletişim kurarak onların görüşlerini alın detaylı süreç spesifikasyonları (Süreç Yetenek Matrisi) Farklı çizgi genişliği/aralığı, mürekkep türleri (LPI, Kuru Film) ve yüzey kaplamaları (HASL, ENIG, OSP) için. Bu spesifikasyonu tasarım kısıtlama kitaplığınıza (Tasarım Kuralı Seti) entegre edin.

2. Aktif Bilişsel Lehim Maskesi Mürekkebinin Özellikleri

Temel malzeme özelliklerini anlamak: Sıvı Fotoğraf Görüntüsü Alınabilir (LPI) mürekkep ince özellikler için yüksek çözünürlük sunar; Lehim Maskesi Kuru Film geniş alanlar için mükemmel homojenlik sağlar, ancak çözünürlük biraz daha düşüktür. Yüksek Tg'li alt tabakalar uyumlu yüksek Tg'li mürekkepler gerektirebilir. Özellikle yüksek frekanslı tasarımlar için tedarikçilerden temel mürekkep parametrelerini talep edin: Termal Genleşme Katsayısı (CTE), Dielektrik Sabiti (Dk) ve Yayılma Faktörü (Df).

3. Gerber dosyaları: Üretimden önceki son kalite yaşam çizgisi

• Lehim maskesi katmanı verilerinin olup olmadığını açıkça belirtin pozitif (açıklıklar çizilir) or negatif (açıklıklar temizlenir). Bu, iletişim hatalarının yaygın bir kaynağıdır.
• İçin ayrilabi̇li̇r sekmeler ve V-skor çizgileri, lehim maskesinin bu alanları kaplayıp kaplamayacağını belirtin, çünkü bu depaneling sonrası kenar yalıtımını etkiler.
• Aşağıdakiler gibi akıllı veri formatları sağlayın IPC-356 netlistleri or ODB++Bu da üreticilerin otomatik tasarım ve çizim karşılaştırmaları yapmasına olanak tanıyarak kayıt hatası risklerini azaltır.

4. Uygulama Senaryoları için Özel Hususlar

• Yüksek Frekanslı / Yüksek Hızlı Devreler: Lehim maskesinin Dk/Df değeri sinyal bütünlüğünü etkiler. Bazen, lehim maskesi açıklığı (Soldermask Defined) ya da hatta lehim maskesinin tamamen çıkarılması empedansı hassas bir şekilde kontrol etmek için kritik hatlar (örn. diferansiyel çiftler) üzerinde gereklidir.
• Yüksek Gerilim Tasarımları: Önemli ölçüde artırın lehim maskesi temizliği yeterli kaçak ve açıklık mesafelerini sağlamak için güvenlik standartlarına (örn. IPC-2221) dayalı iletken özellikler arasında.
• Esnek / Rijit-Flex Devreler: Lehim maskesi mürekkebinin esnekliği alt tabakaya uygun olmalıdır. Bükülme alanlarındaki açıklıklar, mürekkebin çatlamasını önlemek için şekil ve boyut olarak özel tasarım gerektirir.

Sonuç

Lehim maskesi tasarımı basit bir grafiksel kapsamdan çok daha fazlasıdır. Elektrik güvenliği, lehimleme güvenilirliği, sinyal bütünlüğü, test erişimi ve çevre korumasını entegre eden kapsamlı bir mühendislik disiplinidir. Mükemmel bir PCB tasarımcısı, lehim maskesi tasarımını pasif "kural uyumluluğundan" aktif "işbirliğine dayalı optimizasyona" yükseltmelidir. Üretim ortaklarıyla derinlemesine ilişki kurarak ve tasarım başlangıcı aşamasında süreç bilgisini içselleştirerek, ürün kalitesini, güvenilirliğini ve rekabet gücünü sistematik olarak artırabilir.

TOPFAST Tavsiyesi: Kişiselleştirilmiş veya ekip tabanlı bir Lehim Maskesi Tasarımı Kontrol Listesive proje deneyimleri ve gelişen proses teknolojileri ile sürekli olarak güncellenmektedir. Olağanüstü tasarımı kusursuz üretimle birleştiren en sağlam köprüdür.